Wetenschappers hebben de grootste zwakte van natriumbatterijen opgelost met een simpele truc. Het resultaat: een batterij die in minuten oplaadt, veiliger is én een fractie kost van lithium. Dreigt dit het einde van lithium-ion te worden?
Natriumbatterijen gelden al jaren als de duurzame en goedkope opvolger van lithium-ion, maar telkens stuitten onderzoekers op hetzelfde probleem: instabiliteit. Volgens de studie, gepubliceerd in Advanced Energy Materials, hebben wetenschappers dit hardnekkige probleem eindelijk opgelost– met een verrassend eenvoudige ingreep.
Verrassend simpele truc met groot effect
Een internationaal team van wetenschappers, onder leiding van Lingnan University in Hongkong wist kortsluiting en capaciteitsverlies bij snel laden te voorkomen door simpelweg de zoutconcentratie in de elektrolyt te verhogen. Hierdoor worden natriumionen veel gelijkmatiger afgezet, waardoor gevaarlijke dendrietvorming uitblijft. Het resultaat: veiliger cellen die langer meegaan en bovendien razendsnel kunnen opladen.
In laboratoriumtesten haalden de anode-vrije natriumbatterijen een kritische stroomdichtheid boven de 20 mA cm⁻² en een laadsnelheid van 10C – goed voor minuten in plaats van uren. Zelfs na 500 laad- en ontlaadcycli bleef meer dan 70% van de capaciteit behouden. Écht indrukwekkend is voor een technologie die nog in de kinderschoenen staat.
Enorm potentieel
Het potentieel van natrium valt niet te onderschatten. Lithium is schaars, duur en ongelijk verspreid over de wereld. De mijnbouw veroorzaakt ook nog eens zware schade aan ecosystemen en waterbronnen. Natrium daarentegen is overal aanwezig – zelfs in gewoon zeewater – en kost minder dan een tiende van lithium. Daarmee kunnen zowel elektrische auto’s als grootschalige energieopslag veel betaalbaarder worden.
Een bijkomend voordeel: de batterijen zijn veiliger in productie en transport. Bij volledige ontlading bevat de cel geen metallic natrium, wat de risico’s op brand of explosies aanzienlijk verkleint.
Enkele hobbels op weg naar massaproductie
Toch zijn er nog hindernissen voordat natriumbatterijen massaal in elektrische auto’s of netwerken terechtkomen. De levensduur moet minstens verdubbelen om echt te concurreren met lithium-ion, en elektrolyten met hoge zoutconcentraties zijn duurder en minder geleidend. Daarnaast blijft de energiedichtheid een uitdaging: natrium slaat per kilogram minder energie op dan lithium, wat vooral bij voertuigen een belangrijke factor is.
Een echte doorbraak
Wat dit onderzoek onderscheidt, is de eenvoud van de oplossing. Geen exotische materialen of ingewikkelde nanocoatings, maar een slimme aanpassing in de elektrolytchemie. Dat maakt de kans groter dat deze bevinding relatief snel kan worden vertaald van laboratoriumproeven naar grotere prototypes.
Professor Li Liangliang, mede-auteur van de studie, vat het samen: “Onze nieuwe anode-vrije natriumbatterij vervangt lithium door natrium, een overvloedige en betaalbare grondstof. Dit kan de kosten van elektrische mobiliteit en energieopslag drastisch verlagen en tegelijk de afhankelijkheid van geïmporteerd lithium verminderen.”
Sleutelrol voor de energietransitie?
De ontdekking sluit naadloos aan bij de wereldwijde doelen rond duurzame energie en CO₂-reductie. Goedkopere en veiliger batterijen kunnen niet alleen de opmars van elektrische auto’s versnellen, maar ook grootschalige opslag van wind- en zonne-energie haalbaar maken. Daarmee zou natrium een sleutelrol kunnen spelen in het verduurzamen van ons energiesysteem.
Als de techniek verder wordt opgeschaald en verfijnd, kan dit zomaar de doorbraak zijn die lithium-ion zijn dominante positie doet verliezen.
